El uso de bombas y sistemas de vacío en el secado de madera

El sistema de vacío cumple una doble función, ya sea como motor o como extractor de aire durante el proceso de secado:

Establecer y mantener el entorno de vacío: esta es la función básica, crear las condiciones para la ebullición a baja temperatura y la fuerza impulsora del diferencial de presión.

Eliminación de gases no condensables: Principalmente elimina el aire de las cavidades de las celdas de madera y cualquier aire que pueda filtrarse por los sellos. Estos gases no se condensan, ocupan espacio, afectan el nivel de vacío y deben evacuarse continuamente.

Eliminación del vapor de agua condensable: Esta es la tarea principal. La bomba de vacío debe eliminar rápidamente la gran cantidad de vapor de agua que se evapora de la madera fuera de la cámara de secado para mantener un ambiente estable de baja presión.

En el secado de madera, dependiendo del proceso de secado y del equipo, las configuraciones de las bombas de vacío siguen principalmente dos patrones:

1. Secado al vacío intermitente (cíclico)

Este es el modo más común. El proceso de secado alterna entre las fases de calentamiento y vacío.

Flujo de trabajo:

Fase de calentamiento: La bomba de vacío está apagada. Se hace circular agua caliente o vapor por las placas calefactoras, conduciendo el calor hacia la madera. La presión de la cámara aumenta (puede incluso ser ligeramente superior a la atmosférica), permitiendo que el calor penetre en la madera y caliente la humedad.

Fase de vacío: El calentamiento se detiene. La bomba de vacío se activa, reduciendo rápidamente la presión de la cámara hasta el nivel de vacío deseado. A baja presión, la humedad sobrecalentada del interior de la madera se vaporiza instantáneamente y es expulsada rápidamente por la diferencia de presión.

El ciclo se repite: el ciclo "Calor - Vacío" se repite varias veces hasta que la madera alcanza el contenido de humedad objetivo.

Requisitos para la bomba de vacío:

Alta velocidad de bombeo: necesaria para reducir rápidamente la presión de la cámara desde la atmosférica hasta el vacío objetivo en poco tiempo, acortando la duración de cada ciclo.

Capacidad para manejar grandes cantidades de vapor de agua: cada fase de vacío libera una oleada de vapor de agua.

Tipos comunes de bombas:

Principio de funcionamiento: La bomba Roots tiene una velocidad de bombeo muy alta, pero no puede comprimir gases a presión atmosférica por sí sola; requiere una bomba de anillo líquido o de tornillo como "bomba de respaldo" para proporcionar la presión de respaldo necesaria.

Ventajas: Dentro del rango de vacío requerido, la velocidad de bombeo del sistema es mucho mayor que la de una sola bomba, lo que reduce significativamente el tiempo de evacuación y mejora la eficiencia del secado. Consumo energético relativamente menor.

Desventajas: Mayor inversión inicial, sistema más complejo.

Ventajas: Estructura sencilla, robusta y duradera, compatible con medios con gran cantidad de vapor de agua, tolerante a la humedad y menos propenso a sufrir daños incluso con pequeñas cantidades de aserrín. Costo relativamente bajo.

Desventajas: El vacío máximo está limitado por la temperatura del agua (normalmente alrededor de -94 kPa), un mayor consumo de energía, requiere un suministro continuo de agua de servicio y produce agua tibia.

Bomba de vacío de anillo líquido: esta es una opción muy clásica y comúnmente utilizada.

Sistema soplador Roots + bomba de respaldo: para equipos de secado industrial grandes y eficientes, esta es una opción superior.

2. Secado al vacío continuo

En este modo, el calentamiento y la aplicación de vacío se realizan de forma simultánea y continua. Generalmente, requiere sistemas de calentamiento especiales (p. ej., calentamiento por microondas o de alta frecuencia, o fuentes de calor eficaces en un entorno de vacío).

Requisitos para la bomba de vacío:

Necesidad de eliminar vapor de agua y gases no condensables de forma continua y constante.

Debido al funcionamiento continuo, la confiabilidad y durabilidad de la bomba son fundamentales.

Tipos comunes de bombas:

Ventajas: No hay fluido de trabajo en la cámara de la bomba, es totalmente tolerante al vapor de agua y evita problemas como la emulsificación del aceite o la contaminación del agua. Intervalos de mantenimiento prolongados, funcionamiento fiable. Menor consumo energético que las bombas de anillo líquido.

Desventajas: Costo de inversión inicial más alto.

Bomba de vacío de tornillo seco: ofrece ventajas significativas en este modo continuo.

Bomba de anillo líquido grande: también puede realizar la tarea, pero hay que tener en cuenta el consumo de agua y electricidad a largo plazo y la descarga de agua caliente.